“数字生态”的框架体系设计

随着生态环境的逐步恶化,“数字地球”战略的形成和完善,数字生态应用系统逐渐引起国内外相关学者的关注。但数字生态的基本理论、框架尚未成熟,本文构建了由生态环境现状基础信息平台、生态领域专业基础平台和生态环境问题综合决策平台三大信息模块构成的数字生态总体框架体系,并详细阐述了三大信息模块的基本构架。最后,本文以防洪灾评估和生态环境遥感监测系统作为案例,阐述“数字生态”工程体系的设计,同时指出“数字生态”建设这一多层次系统工程需要相应技术支撑与标准规范的制约、政府宏观管理与政策法规的保障、复合型人才的参与。     

“数字城市”与时俱进

承继成、李琦、林珲教授和黄宝青、夏曙东博士合著的“数字城市--理论、方法和应用”的问世 ,对“数字城市”的发展趋势、概念和内涵 ,特别是对“数字城市”与各行业管理信息系统的密切关系 ,“数字鸿沟”、“数字分化”与“边缘化”的危机 ,从理论上进行了精辟的剖析 ,从案例中总结了实践的经验。全书高屋建瓴、统览宏观大局 ;纲举目张 ,细查关键技术。有幸先睹为快 ,谨记浅薄学习心得 ,欣然命笔 ,为青年学子导读 ,向从事“数字城市”建设的专家学者们郑重推荐。我国有 6 6 8个大中城市 ,大约有 3 0 0 0 0个小城镇。城市的数字化 ,只是迈向信息化和现代化的第一步 ,来日方长 ,任重道远。     

海洋科学的前沿-“数字海洋”

本文所提出的“数字海洋”,系基于当前世界各国极为关注的“数字地球”发展前景 ,其事关我国海洋科学进入21世纪信息时代所面临的挑战和机遇。对此,从“数字地球”概念及其所涉及的新理论和高新技术 ,到中国“数字地球”中的“数字海洋”有待顺应发展,作了概述。同时 ,重点就“数字海洋”技术与目标和建设的设想等作了探讨。     

“数字中国”,百舸争流(上)

“数字中国”目前不再只是“热门话题”,而是真枪实弹地在启动、运作了。诸如“数字福建”建设规划的制订 ,建设全省公用信息平台 ,省政务信息网络工程和政务信息资源整合改造工程、组建福建省空间信息工程研究中心、制定省政务信息共享政策 ,同时启动“数字鼓楼”示范区。福建省是真抓实干 ,棋先一着 ,为“数字中国”领跑。另外 ,在全国国土资源信息化会议上 ,田凤山部长提出 ,以信息化带动国土资源工作的科学化和现代化。     

中国国际数字城市建设技术研讨会聚首羊城

9月18日,来自15个国家和地区的专家学者和政府有关领导、近百位中外城市市长及相关行业代表800余人会聚羊城,参加“中国国际数字城市建设技术研讨会暨21世纪数字城市论坛”和“中国国际数字城市建设技术博览会”,交流城市信息化建设技术与经验,探讨“数字城市”发展战略与对策,共同推进国际、国内城市间和政府与企业间在“数字城市”建设领域的广泛合作。这是继去年北京“21世纪数字城市论坛”之后的一次高层次、专业性、国际性的盛会。     

迎接“数字地球”的挑战——关于内涵、机遇及对策的讨论

本文在叙述了“数字地球”的产生背景的基础上,着重分析了“数字地球”的科学内涵、“数字地球”给地球科学带来的新契机和我们应有的对策.笔者认为,“数字地球”是国家利益和现代科学技术的综合产物;“数字地球”的科学内涵可分为宏观战略层、技术实现层和应用层三个层面;“数字地球”是一个战略,并不能代替相关的学科和技术领域,现有的科学技术水平也不能完全满足“数字地球”的要求;“数字地球”的兴起给地球科学带来了大好机遇,使地球科学在对地球整体性认识、数字虚拟、对地球复杂巨系统的研究等方面都大大深化;面临“数字地球”的挑战,我们应该采取的策略是积极借鉴数字地球的思想,在继续大力发展现有的相关学科和技术领域的同时,努力进行自主创新,力求通过“中国数字地球”或“数字中国”的建设来占领制高点.     

“数字城市”呼唤精益求精

“数字地球”国际学会2006年5月在北京正式成立,“数字中国”研究院2005年在北京大学揭幕,“数字城市”第二届国际会展和论坛,6月11日又接踵在苏州召开,得天时、地利、人和的优势,预祝大会把握机遇,胜利成功,成为引领“数字城市”浪潮的里程碑。我国城镇化速度空前,在城市规划建设、管理与服务各方面的数字化工程,方兴未艾。实现以信息化推动产业结构性调整,以“数字城市”建设夯实城乡跨越式发展的战略目标,提高城市的凝聚力、辐射力和竞争力;全面协调人流、物流、能流的规模和速率,以城镇带动郊区、农村的可持续发展;对保障“十一五”发展规划的协调、和谐社会建设是至关重要的举措。     

“数字福建”系统工程的建设与应用

介绍了“数字福建”建设的最新进展和取得的成果。这是福建省信息化技术创新和实现跨越式发展的一个重大举措。“数字福建”经过“十五”的前三年的建设,完善了信息网络基础设施,统一了数据标准规范,进行了信息资源改造,开展了示范工程建设。“十五”后两年,将在前三年示范工程建设成果的基础上,进一步推广应用。     

煤炭领域“3S”技术的应用与发展

“3S”技术作为“数字中国”、“数字城市”建设的重要支撑技术,近年来得到了飞速发展。中国煤炭地质总局航测遥感局作为全国煤炭系统唯一从事空间地球信息技术研究、开发与应用的高科技单位,紧跟国际技术前沿,将“3S”技术集成应用于社会经济各个领域,长期致力于推动“数字中国”建设,取得了一系列重要成果,形成了具有鲜明特色的煤炭“3S”技术体系。     

数字区域应用基础设施研究

针对当前数字区域工程建设普遍存在的一些问题,提出“数字区域”应用基础设施的概念,对其研究背景、参考模型和面向信息共享的公共应用服务平台进行了论述。数字区域应用基础设施是在区域网络基础设施和数据基础设施上层的基础设施,它为电子政务、电子商务、数字城市等各种数字区域信息化应用工程提供基础性的应用服务支撑,由专业信息服务机构、管理办法、标准规范、关键技术和公共应用服务平台构成。信息服务机构是数字区域应用基础设施的主体,是有效联系信息需求方和信息拥有方的桥梁;公共应用服务平台是数字区域应用基础设施的核心,为区域信息共享和交换提供了统一的构架和解决方案。其中,元数据管理和目录服务平台为信息的发布和查询提供了“一站式”入口;信息共享与协作服务平台实现了分布式数据库的信息共享和交换;地理空间信息网络服务平台实现了地理空间信息的集中式共享。最后,总结了“数字福建”应用基础设施建设的成果,对“十一五”“数字福建”工程的需求和发展作了展望。     

福建省生态环境动态监测与管理信息系统的设计

本文系统论述了生态环境动态监测与管理信息系统的重要性,系统建设的目标、原则与具体内容,技术路线与实施方案,以及系统建成后的意义与作用。“福建省生态环境动态监测与管理信息系统”是“数字福建”的重大应用项目之一。该项目由生态环境动态监测、生态环境数据库和生态环境决策支持与管理信息系统3部分组成,包括福建省生态环境遥感动态监测系统、地面动态监测系统、应急响应监测系统,福建省生态环境综合系列地图、多媒体动态演示系统与电子地图集、综合信息图谱,福建省生态环境数据库、决策支持管理信息系统8个方面的内容。     

松嫩平原西南部水域信息图谱分析

地学信息图谱综合了地学景观规律性、简洁性和数学模型的抽象性,它是现代空间技术与我国传统研究成果结合的产物,它可反演过去、预测未来。基于地学信息图谱原理与表达方法,采用遥感与地理信息系统技术,通过对松嫩平原西南部水域1979、2001年两期遥感数据,进行水域遥感信息图谱变化研究与图谱分析表达。研究表明,1979年松嫩平原西南部水体总面积为2018.22km²,2001年面积为1488.12km²,减少了530km²,水域变化的动态度为1.01%,主要影响因素是土地沙化、草地退化以及过度的人为开发造成的。通过多种景观指数图谱理论来表达水域的变化特点,反映水域要素的相关性和数量关系。利用遥感与地理信息系统相结合的方法,对松嫩平原西南部遥感水域信息,反演了研究区的水域动态变化。     

地学信息图谱的探讨与展望

“图”是指空间信息图形表现形式的地图 ,也包括图像、图解等其他图形表现形式 ;“谱”是按事物特性所建立的系统 ,或按时间序列所建立的体系。地学信息图谱具有图形与谱系的双重特性 ,是由大量地学数字信息经过图形思维与抽象概括 ,并以计算机多维与动态可视化技术 ,显示和揭示地球系统及各要素和现象空间形态结构与时空变化规律的一种手段与方法。本文分别论述了 :1.图谱的基本概念 ;2 .地学信息图谱的探讨 ;3.地学信息图谱建立的基本过程与步骤 ;4.地学信息图谱实例--中国自然景观综合信息图谱 ;5 .地学信息图谱的意义与展望。     

地学信息图谱思想与实践探索

本文回顾和综述了陈述彭院士关于地学信息图谱的学术思想,该学术思想来源于陈先生的科学实践。他提出了地学信息图谱的相关概念及其类型体系,地学信息图谱是地学图谱与现代信息技术结合的产物。地学信息图谱的核心在于发现地学时空知识和规律,并能为社会经济建设提供应用服务。按研究对象划分为地学各分支学科的信息图谱和各行业的信息图谱,按功能划分为：征兆图谱、诊断图谱和实现图谱。陈先生发展了地学信息图谱生成的技术方法,提出了地学信息图谱的工作流程,促进了地学信息图谱在经济社会发展中的应用。陈先生指出了发展地学信息图谱的创新方向：创新地学大数据获取技术方法,提升地学信息图谱生成智能化与自动化水平,促进地学信息图谱应用的深度和广度。陈先生指出网格地图是地学信息图谱的重要基础。该思想至今对推动地球信息科学的发展及其在解决国家重大战略需求方面,仍然具有重要的指导意义。总结了在陈先生地学信息图谱思想的指导下,在地学信息图谱方面的一些实践探索和结果,包括：发展了基于知识发现的专题信息提取和多数据多知识协同的精细地表要素获取的技术方法,提高了水体、绿被、积雪和城乡聚落提取以及精细土地利用和精细植被类型信息获取的自动化水平和效率;拓展了时空变化图谱的研究和应用,提升了时空变化图谱生成的智能化水平和效率;地学信息图谱在社会经济发展、生态建设、环境保护和灾害风险防控等方面的应用实践已展示出了巨大前景。最后,结合新时代共建全球人类命运共同体和地球科学国际化的重大战略需求,提出了开展全球地学信息图谱关键技术与应用研究,以期实现地表大观测到大数据,再到大知识大应用的提升转化,支撑地表治理体系和治理能力的现代化,提升地学服务经济社会发展的水平和能力,彰显学科特色与优势。     

福建省海岸带脆弱生态环境信息图谱研究

海岸带是陆地和海洋的交接地带,随着沿海经济的发展和对外开放,对海岸带的各种开发活动,一方面促进了沿海地区的经济发展,另一方面也使海岸带面临的压力越来越大,如人口增多、资源消耗、环境污染严重等。此外,海岸带的自然灾害频繁,常见的有台风、干旱和地震,海岸带生态环境呈现出典型脆弱性的特征。以地学信息图谱的方法论对海岸带脆弱生态环境进行研究:首先,它依托由对地观测技术、实地调查及社会经济统计而建立起的时空数据库,通过数据挖掘与知识发现,产生征兆图谱;然后,结合评价和时空分析模型及G IS提取诊断图谱;最后,在预测模型的支持下产生实施图谱,从而形成决策方案。实践证明,通过信息图谱能够更直观地反映海岸带脆弱生态环境,包括其现状、驱动因素,以及未来变化趋势,为海岸带的可持续发展规划决策、环境管理,以及防灾减灾对策的制定提供重要的科学依据。     

基于ALOS遥感数据的新丰江流域生态安全GIS评价

基于ALOS遥感影像,采用10m×10m的栅格精度,以乡镇行政区划作为综合评价单元,在G IS的支持下,获取了18种评价因子信息。通过建立生态安全指数模型,计算出每个栅格和每个乡镇区域的生态安全指数并将其划分为6个等级,即Ⅰ级到Ⅵ级(生态安全状况由非常安全到极不安全)。结果表明,新丰江流域内的生态安全状况整体上较好,但安全等级分布不平衡,具有明显的区域性特征,生态堪忧地区为居民及工矿用地密集区,主要分布在流域的北部、东南部和中部的采矿区,如上坪镇、元善镇和上莞镇等;生态较为安全的区域主要分布在流域中部,如新丰江库区附近的锡场镇、半江镇等。该方法为流域的生态安全评价、预警、保护及管理提供了有效手段,具有积极的实用价值。     

区域生态环境综合信息图谱的分类与案例分析——以福建省为例

生态环境图谱类型的划分是自然资源合理开发利用和治理及地学信息图谱研究的基础。该文采用系统分析的思路,在总结对比分析前人对土地利用/土地覆被、植被、地貌、景观以及生态环境等的分类研究的基础上,依据地学信息图谱的方法论,借助遥感和地理信息系统等技术,构建生态环境综合信息图谱分类的系统,并以福建省为例,提出福建省生态环境图谱的分类系统。     

土地利用结构优化图谱研制——以科尔沁沙地典型样区为例

地学信息图谱是一种现代信息技术条件下的地理时空分析方法论。本文阐述了土地利用结构优化图谱的时空尺度、情景过程、层次结构、图谱和模型的互馈等科学问题。提出遥感影像信息源和前期工作产生的土地利用现状、生态安全单因子评价系列的征兆图谱,中期工作得出的生态安全及土地利用综合评价系列的诊断图谱,后期的土地利用优化情景系列的实施图谱。各层次图谱在分类和分级体系上要具有一定的统一协调性。科尔沁沙地八仙筒镇的优化实例表明,应用地学信息图谱进行土地利用结构优化可以实现对过去、现在和未来的反演、评价和预测,进而为区域土地可持续发展提供决策依据。     

基于DEM与DLG的福建省地貌形态自动分类

以福建省1:10万的DLG(Digital Line Graphic,数字线划图)和DEM(Digital Elevation Model,数字高程模型)为基础,在ArcGIS软件支持下,依据坡度和面积组合指标,将福建省地貌形态单元分为平缓地和山丘地;提取地形图中水系与等高线的高程点交集,构建了福建省地方相对基准面,并以流域水文分析方法提取了山丘地地貌形态实体单元;把平缓地和山丘地貌形态实体单元分别与地方侵蚀基准面叠加,参照"中国1:100万地貌制图规范",将福建省地貌形态类型分为平地、台地、低丘、高丘、低山、中山。研究结果表明:该方法符合福建传统地貌分类体系,能够较好快速实现平缓地与山丘地、平地(平原)与台(阶)地的自动划分,有效地提取山丘地貌形态实体单元的界线。     

地学信息图谱方法研究的框架

本文对地学信息图谱方法从地理学的角度提出了概念性的框架 ,认为图谱研究不仅仅局限于表现 ,而且更重要的是一种分析方法。地学信息图谱是图形、方法和认知三者的综合与统一。讨论了对地学信息图谱概念的认识。然后从中国古代的风水理论和地图学 ,以及物理学和生物学方面分析了人类在使用图谱方法上的借鉴意义 ,最后从哲学、理论和技术的层面上分析和论述了地理学存在的问题 ,指出将分析与综合紧密结合在一起的整体综合思想 ,是地学信息图谱方法的哲学基础。地学信息图谱的内容将是联结地理学传统理论和地理信息系统之间的“纽带”。作为地学信息图谱研究的起步工作 ,地理学在区域地理单元及其等级体系 ;主要地理要素的遥感影像特征分析 ;地学信息图谱的表达方法三方面的进展将会使地学信息图谱的研究获得更清晰的思路。